Vật thể nhân tạo quay 300 tỷ vòng mỗi phút

Một hạt nano "hình quả tạ" được cấp năng lượng bởi lực và mô-men xoắn ánh sáng lập kỷ lục vật thể quay nhanh nhất thế giới.

Các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Phó giáo sư vật lý thiên văn học Tongcang Li từ Đại học Purdue, Mỹ đã tạo ra một hạt nano siêu nhỏ quay với tốc độ đáng kinh ngạc lên tới 300 tỷ vòng mỗi phút, nhanh gấp nửa triệu lần tốc độ máy khoan nha khoa, biến nó trở thành vật thể quay nhanh nhất, cũng như công cụ phát hiện mô-men xoắn nhạy nhất thế giới.

Nhóm nghiên cứu sử dụng laser để làm quay hạt nano trong môi trường chân không. (Ảnh: Newatlas).

Hạt nano, được làm từ silica (silic dioxit), trông giông như một quả tạ siêu nhỏ với hai đầu là hai quả cầu được nối với nhau khi nhìn dưới kính hiển vi. Để tạo chuyển động quay cho vật thể, nhóm nghiên cứu chỉ sử dụng sức mạnh của ánh sáng. Đầu tiên, họ phóng hạt nano vào chân không bằng laser, sau đó sử dụng một tia laser khác để tăng tốc nó, theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Nanotech.

Các hạt ánh sáng, hay photon, luôn có tác động lực lên mọi vật thể mà chúng tiếp xúc. Lực này được biết đến là áp suất bức xạ ánh sáng. Thông thường, nó quá yếu (nhỏ hơn hàng triệu lần so với trọng lực) để có thể tạo ra hiệu ứng nào đáng chú ý, nhưng trong môi trường chân không với rất ít ma sát, áp suất bức xạ có thể khiến vật thể chuyển động.

Năm 2018, Li và các đồng nghiệp cũng tạo ra một hạt nano tương tự lập kỷ lục quay 60 tỷ vòng mỗi phút. Vật thể trong thí nghiệm mới cho tốc độ quay nhanh hơn gấp 5 lần. Ngoài ra, nó còn cho khả năng phát hiện mô-men xoắn nhạy gấp 600 - 700 so với các công cụ trước đây.

Hạt nano silica nhìn dưới kính hiển vi. (Ảnh: Newatlas).

Ý tưởng sử dụng áp suất bức xạ ánh sáng để làm chuyển động vật thể đang được sử dụng để thử nghiệm các phương pháp vận hành động cơ vũ trụ mới. Vào năm ngoái, Hiệp hội Hành tinh (Planetary Society) đã phóng thành công tàu vũ trụ LightSail 2 có khả năng tự đẩy bằng cách khai thác năng lượng của các hạt photon từ Mặt Trời, tương tự như cách sử dụng cánh buồm hứng gió để đẩy thuyền.

• Phương pháp chế tạo các hạt nano của các vật liệu từ cứng một cách đơn giản
• Chế tạo thành công hạt nano mang nhiều loại thuốc điều trị ung thư